JP4331397B2 - Method for producing thermoplastic coating and product formed therefrom - Google Patents

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Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、実質的に連続なコーティングを形成するための非接触コーティング法及びこの方法より形成される製品に関する。本発明はまた、様々なコーティング及び積層体を形成するための非接触スロットコーティング法に関する。本発明は、詳細には、フィルム、ホイル及び紙を含む基材に、粒子が原因の縞形成を低下させ、非反応性ホットメルト接着剤によりフィルム−フィルム、フィルム−ホイル、及びフィルム−紙もしくは板積層を可能にする、溶融した熱可塑性組成物を被覆する方法に関する。
【０００２】
発明の背景
溶融した熱可塑性組成物の基材への従来のスロットノズルコーティングは、通常、コーティングの間にスロットノズルが基材上に乗り、ノズルが基材と接触して行っている。コーティングが完全に密閉している、すなわち非孔質である必要がない限り、低塗布量においてホットメルト接着剤をコートすることに問題はない。本明細書において、「連続」とは、完全に密閉している、すなわち非孔質であるフィルムもしくはコーティングを意味する。しかし、完全に密閉している、すなわち非孔質であるコーティングを形成しようとする場合、ホットメルトの塗布量が実質的に高い場合には、通常のコーティング法を用いてのみ行われる。
【０００３】
そのような高い塗布量は高価である。さらに、スロットノズルによる直接コーティングは、スロットノズルがコーティングの間に加熱されるため、コートされた基材に大きな機械応力及び熱応力を与える。従って、プラスチックフィルムのような敏感な基材は、基材にダメージを与えることなく通常の方法によってスロットノズルからホットメルトを常にコートできるわけではない。さらに、この従来の高い塗布量はコートされた基材の剛性を高めることにもなる。
【０００４】
ミネソタ州セントポールのH.B.Fuller Co.に譲渡された、1996年８月29日発行のWO 96/25902 には、熱可塑性組成物を加熱により流動性にし、コーティング装置から、コートされる基材とコーティング装置を接触させることなく連続コーティングとして放出する、コーティング方法が教示されている。
【０００５】
本発明は、非孔質材料へのコーティング及び多孔質材料へのコーティングを含む様々な用途に用いるための新規コーティング法である。その１つの用途は、フィルムのような非孔質材料へのコーティングである。熱可塑性組成物は、汚染物や炭のような不純物の形態又は充填材や添加剤のような粒状成分の形態のいずれかの未溶融粒子を含むことが多い。その粒子の大きさが大きい場合やスロットノズルのギャップが比較的小さい場合、この粒子はコーティング装置に堆積し、コーティングを妨げることになる。この粒子は熱可塑性材料の通路を塞ぎ、コートされる基材上に縞を形成する。この問題は、高品質グラフィックアートのような光学品質が重要な場合にとても薄いコーティングを形成する際に特に顕著である。従って、このような問題を解消するコーティング法を見出すことが望まれている。
【０００６】
従って本発明の目的は、特に低い塗布量において縞形成の問題を解消することが可能な、フィルム、ホイル、紙及び他の材料におけるコーティングに特に適した新規コーティング法を提供することである。
【０００７】
本発明の他の重要な目的は、欠陥のある製品を得る危険性を低下させて、薄フィルム、金属ホイル、熱感受性材料及び他の敏感な基材を用いて、「インライン」もしくは「オフライン」を行う積層及びコーティングを可能にするコーティング法を提供することである。
【０００８】
本発明のさらに他の重要な目的は、反応性接着剤を必要としないフィルム−フィルム及びフィルム−ホイル積層体を製造することである。
本発明の他の目的は、繊維のような多孔性基材に熱可塑性組成物、特にホットメルト接着剤をコートするための改良されたコーティング法を提供することである。
本発明のこれら及び他の目的並びに利点は以下の記載より明らかになるであろう。
【０００９】
発明の概要
本発明は、非接触コーティング法を用いて基材に熱可塑性組成物をコートする方法及びこの方法により形成される製品である。この方法は実質的に連続なコーティングを形成する。この方法は様々な接着剤及びコーティングの適用に有効であり、特に従来のスロットコーティング法、感熱性基材を用い、塗布量が低く、及び／又は粒子を含む熱可塑性組成物を用いる方法に有効である。
【００１０】
一態様において、本発明は、加熱によって流動性にされた、ホットメルト接着剤のような熱可塑性組成物を、コーティング装置から非孔質の基材上に、前記コーティング装置と前記基材が接触することなく実質的に連続なコーティングとして放出し、次いで前記基材の表面上に配置することを含む、コーティング方法である。
【００１１】
他の態様において、本発明は、加熱によって流動性にされたホットメルト接着剤のような熱可塑性組成物を、コーティング装置から基材上に、前記コーティング装置と前記基材が接触することなく実質的に連続なコーティングとして放出し、次いで前記基材の表面上に配置することを含み、前記コーティング装置と基材の間の距離が20mmより大きいことを特徴とする、コーティング方法である。
【００１２】
他の態様において、本発明は、加熱によって流動性にされたホットメルト接着剤のような熱可塑性組成物を、実質的に連続な非孔質のフィルムの形態において、このフィルムを基材と接触させることなく供給し、次いでこのフィルムを接着剤フィルムと直接接触している剥離剤を塗布したローラー（このローラーは前記接着剤と前記基材を圧着する）によって又は第一の基材と接触していない熱可塑性組成物の表面に配置された剥離剤を塗布した第二の基材と共に基材にコートすることを含むコーティング方法、又は加熱によって流動性にされたホットメルト接着剤のような熱可塑性組成物を、コーティング装置から、例えば剥離剤を塗布したローラーに、前記コーティング装置と前記ローラーが接触することなく実質的に連続なコーティング、すなわち非孔質フィルムとして放出し、次いで前記基材の表面に配置することを含む、トランスファーコーティング方法である。
【００１３】
他の態様において、本発明は、加熱によって流動性にされたホットメルト接着剤のような熱可塑性組成物を、コーティング装置から第一の基材上に、前記コーティング装置と前記第一の基材が接触することなく実質的に連続なコーティングとして放出し、次いで前記基材の表面上に配置し、前記コーティングをその後再加熱し、第二の基材と接触させることを含む、コーティング方法である。
【００１４】
本発明はさらに、従来の上記欠点を避け、フィルム−フィルム及びフィルム−ホイル積層体等に非反応性ホットメルト接着剤を使用することが可能な、基材、特に印刷紙もしくは厚紙基材並びにフィルム−フィルム及びフィルム−ホイル積層体に透明なフィルム材料のような材料を積層するためにこの方法を用いることに関する。
【００１５】
感熱性基材に対して、熱可塑性組成物は、コートされる基材への熱誘導応力を低下させるために、好ましくは約160 ℃未満、さらに好ましくは約125 ℃未満、最も好ましくは約110 ℃未満の温度においてコートされる。また、コーティング装置とコートされる基材の間の距離は、溶融した熱可塑性組成物が感熱性基材と接触する前に十分に冷却されるように大きくてもよい。これは、感熱性基材を互いに接着する場合に特に有利である。
【００１６】
熱可塑性組成物は好ましくは、コーティング温度において、高剪断速度(1,000rad/sec)における複素粘性率が約500 ポアズ未満でありかつ低剪断速度(1rad/sec)における複素粘性率が約1,000 ポアズ未満であるような流動性を示す。ある種の熱可塑性樹脂自体は、粘度が十分に低い限り本発明の方法に適している。しかし、配合したホットメルト接着剤は独立に粘弾性、開放時間等を制御することができるため好ましい。配合したホットメルト接着剤はまた、キャリヤ基材への適切な接着を与え、又は基材への接着後にコーティングの脱粘着を遅らせるため有利である。
【００１７】
前記方法により得られるコーティングは、非孔質の実質的に連続なコーティングを望む様々な用途に有効である。コートされた基材の触質性を向上させ、コストを低下させるため、熱可塑性組成物の約50〜60g/m2未満の塗布量が好ましく、約30g/m2未満の塗布量がさらに好ましい。多くの場合、10g/m2未満の塗布量を達成することができる。
【００１８】
得られるコーティングは紙もしくは厚紙、特に印刷紙用に好ましい。このコーティング法は、従来のコーティング法よりも工程が少ないため有利である。製造性を向上させ、塗布量を低下させることは、従来の方法よりもコーティング及び製品を安価にする。
【００１９】
しかし、このコーティング法は非孔質基材を含む用途に限定されない。本発明のコーティングは多孔質基材にも用いることができる。このように本発明の様々な態様を用いることができ、熱可塑性組成物をコーティング装置から、コーティング装置と基材の間の距離を20mmより大きくして放出する方法、及び接着剤フィルムと直接接触している剥離剤を塗布したローラーによりホットメルト接着剤プレフォームフィルムを多孔質基材に圧着する方法を含む。
【００２０】
本明細書に記載の製品は、非孔質基材である少なくとも１つの第一の層及び上記のコーティング法により形成されたコーティングもしくは接着剤層である少なくとも１つの第二の層を有する製品を含む。
【００２１】
発明の詳細な説明
本発明の方法において、溶融した熱可塑性組成物、例えばホットメルト接着剤、好ましくは実質的に空気を含まないもの、が実質的に連続な、非孔質の「フィルム」の形態でまず供給され、これはその後基材、トランスファーローラー又は他の支持体と接触される。通常、この組成物は実質的に連続なフィルムとして排出されるようにコーティングもしくはリリース装置から放出される。通常のコーティング装置は、従来基材と直接接触してコーティングに用いられていたスロットノズルである。公知のホットメルトコーティング装置は、スロットノズルを基材から離し、基材から適当な距離をおいて設置する本発明の方法に用いることができる。
【００２２】
流動性の溶融接着剤又は熱可塑性組成物がコーティング装置から排出されると、これは基材と接触せず、コーティング装置と基材の間に保持された連続フィルムとして所定の距離移動する。コーティング装置は、基材がコーティング装置と接触することにより熱ダメージもしくは機械的ダメージをうけない限り、熱可塑性組成物を基材に接着するために、基材に最初接触してもよい。または、熱可塑性組成物は実質的に連続なフィルムとしてノズルを通って排出され、基材と接触するまで落下する。この前進する熱可塑性組成物の実質的に連続なフィルムの先端は基材と接触すると基材に接着する。感熱性材料の場合、基材上に溶融するであろう溶融材料の堆積を避けるために、基材に熱可塑性組成物が接触する前にドライブロールによって基材を前進させることが有利である。
【００２３】
本発明の方法の実施に適した機械を図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに示す。図１Ａ及び１Ｂは、熱可塑性組成物をコーティング装置(3) から第一の基材(1) に放出し、次いで第二の基材(4) を、ニップロール(5) によってコートされた接着剤の開放面に配置する態様を示している。この配列は、他の態様、特に第二の基材(4) がすべての場合において必要ない態様に改良できることは理解されるであろう。次いで、ニップロール(5) を用いて熱可塑性組成物を第一の基材に直接圧着する。この態様において、ニップロール(5) は剥離剤を塗布していてもよく、例えばポリテトラフルオロエチレン表面層を有するスチールローラーであってもよい。
【００２４】
図１Ａ及び１Ｂに詳細に示すように、基材１(1) は一連のアイドルローラー(2) を通って移動し、コーティング装置(3) に達する前にウェブが適切に配列される。基材２(4) は、所望によりニップロール(5) によってコーティング表面に接着される。基材１は、実質的に連続な熱可塑性フィルムと接触している第一の基材である。基材１は、不織布、紙（剥離剤を塗布した紙を含む）、様々なフィルム、ホイル及び他の材料のようなロール製品として供給されるものであればどのような基材であってもよい。ニップロール(5) を接着剤フィルムと第一の基材の接触点から離れて配置している図１Ａの態様は、多孔質基材のコーティングに特に適している。図１Ｂの態様は、基材１が非孔質である（これは空気が容易にこの基材を通過しないことを意味する）場合に特に適している。フィルム積層の場合、基材１は通常フィルムである。基材２はロール製品として供給され、基材１と同じ材料であっても異なる材料であってもよい。しかし、基材２は超吸収性ポリマーのような粒状材料又は接着剤コーティングから剥がされる剥離剤を塗布したウェブ材料であってもよい。
【００２５】
図１Ｃは、まず接着剤フィルムをニップロール(5)(これは図２〜１０におけるロールＡ及びＢによって示される圧着ステーションの一部である）により第一の基材(1) に圧着する態様を示している。
次いで第二の基材４が、ロールＣ及びＤによって形成されている積層ステーションにおいて、第一の基材と接触していない開放面に配置される。
【００２６】
図２〜１０は、押し出された熱可塑性組成物、例えばホットメルト接着剤を第一の基材に塗布し、次いで第二の基材に積層する本発明の様々な好ましい態様を示している。この図において、基材２は任意であり、すなわち最も広い態様における本発明は、非接触コーティング法により形成され、１つの基材にコートされた単に１つの連続非孔質フィルムである。第二の基材が存在しない場合、図５Ｂは、溶融した組成物を剥離剤を塗布したローラーにまず適用し、次いでニップにおいて第一の基材と接触しているトランスファーコート法を示している。
【００２７】
図６及び７に示すような、熱可塑性コーティング又はホットメルト接着剤を第二の基材を用いずに第一の基材に接触させる態様において、又は第二の基材が多孔質である場合において、熱可塑性組成物がローラーに接着することを防ぐために、接着剤もしくは多孔質基材と接触するローラー上にシリコン、テフロンもしくは剥離紙のような剥離コーティングを設けることが重要である。ニップローラーは熱可塑性コーティングフィルムと基材の間から空気を逃がし、第一の基材と熱可塑性組成物の間に空気が封入されないようにする。ローラーＡは熱伝達を促進するためにスチールシリンダーであってよく、一方ローラーＢはゴムである。ある場合には、ローラーＡがゴムであり、一方ローラーＢが外部剥離コーティングを施したスチールシリンダーであることがより好ましい。
【００２８】
図３〜１０は、ノズルの位置が基材の位置に対して垂直な位置から水平な位置に変化してよいことを示している。
【００２９】
図８及び９は、第二の基材を第一の基材に、コーティング装置から離れた位置において積層することを示している。この態様において、第二の基材に積層される前にホットメルト接着剤もしくは熱可塑性コーティングを再活性化する又は開放時間を延長するためにローラーＣを加熱することが好ましい。ローラーＣの温度は、ローラーＣとＤの間の積層のためには約30〜100 ℃であってよい。または、ローラーＣは熱可塑性コーティングもしくはホットメルト接着剤の硬化速度を速めるために冷却ロールであってもよい。これは、貯蔵のために積層体を製造する場合に有効である。ローラーのニップにおいて積層された基材はウェブの形態であっても又はシートの形態であってもよい。図１０に示すように、ローラーＣが冷却ロールである場合、片面に熱可塑性組成物がコートされたフィルムのような基材（これは例えば加熱シール用途に用いることができる）を製造するために本発明の方法を用いることができる。これが望ましい場合、図９に示すように、例えば貯蔵のために加熱シール材料を保護するため、剥離紙の追加層を設けてもよい。
【００３０】
コーティング装置は基材（又は図５Ｂに示す、第二の基材を用いないトランファーコーティングの場合には剥離剤を塗布したローラー）から少なくとも0.5mm 、好ましくは少なくとも２mmの距離に配置される。コーティング装置が配置される、基材からの最大距離は、特にコーティング装置を実質的に垂直に配置する場合に、実用性によってのみ制限される。好ましくは、この距離は約５ｍ未満、好ましくは約３ｍ未満、より好ましくは約１ｍ未満、さらにより好ましくは約500mm 未満、最も好ましくは約２〜20mmであり、これはコーティングされる熱可塑性組成物の特性によってきまる。コーティング装置と基材の間の領域は、コーティングの間、基材と接触する前のコーティングの変形を防ぐために空気を媒介とする汚染物及び空気流から遮蔽することが有利である。これは、コーティング装置と基材の間の距離が約500mm よりも大きい場合に特に好ましい。
【００３１】
この距離は、主にコートされる熱可塑性組成物の開放時間及び粘度によって決定される。このようにしてバリヤフィルムを形成する場合、熱可塑性組成物はその懸濁状態において十分冷却し、基材表面上に存在するあらゆるフィラメントもしくは繊維がこのコーティングを浸透できない程度まで凝集強さ及び粘度が増加し、熱可塑性組成物は基材に悪影響を与えるほど十分に溶融する。コーティング装置とニップローラーの間の距離が大きいほど、ホットメルト接着剤もしくはコーティングは第一の基材と接触する前に冷却することになる。接着剤組成物によっては、この冷却は基材への接着性に悪影響を与える。従って、ニップローラーとコーティング装置の間の距離が、コーティングもしくは接着剤が基材に接着できないほど冷却するほどである場合、基材を圧着する前に加熱されたローラー上を通すか又は加熱したニップローラーを用いてもよい。
【００３２】
コーティングは、どのような角度で基材と接触してもよい（例えば、図３と４を比較されたい）。しかしながら、ある用途、例えばバリヤフィルムでは、図１Ａ、１Ｂ、２、６及び８に示すように、コーティングは実質的に水平な芳香で基材と接触することが有利である。これを達成するため、基材がコーティング装置を通過する際に、基材を実質的に垂直に、上方向に向けるように、基材の移動路にローラーを配置する。さらに、基材の表面に対して側部からコーティングが移動するように、ローラーの近くに実質的に水平にスロットノズルのようなコーティング装置を配置する。
【００３３】
コーティングロールの直径は好ましくは約15mm〜約50mmであり、ノズルは、基材がノズルから離れる際の熱可塑性コーティングと基材が接触する角度が約60°未満であるように、コーティングロールの中心のわずかに上部に設置される。コーティングヘッドは、全体に熱可塑性組成物を均一に流しかつ分布させるに適するよう、当業者によって調整される。
【００３４】
その後、十分冷却されたコーティングは基材表面と接触し、基材に深く浸透することなく表面に接着する。熱可塑性組成物が十分冷却された後に実質的に不粘着性となるような組成物である場合、こうして形成されるコートされた基材の積層体は巻き取って貯蔵することができる。またこれは、剥離剤を塗布した第二の基材、例えばシリコーンを塗布した紙、を接着剤コーティングの表面に設けることによっても行うことができる。次いでこの積層体は後に使用することができる。この積層体は、超音波結合、ヒートシール、又は一般的に接着剤による結合を含む適当な結合法によって結合される。
【００３５】
好ましくは、コーティングはその後の工程の直前に「インライン」で行われる。本発明に特に適したインライン工程の例は、Billhofer Maschinenfabrik GmbHのDE 195 46 272 C1に見られる。基材に向かうコーティング層の表面は、構造接着剤として又は他の基材への積層用に用いることができ、その後コートされた基材を他の基材層に結合できるほど十分粘着性であってもよい。こうして同時に結合もしくは積層される他の基材は、吸収剤。超吸収ポリマー、弾性ストランドもしくはウェブ、フィルム、ホイル、紙、厚紙、金属、並びに様々な透過性カバーストック材料、例えば不織布もしくは孔あきフィルムを含む。これらの材料はロール製品、シート、もしくは粒子の形態であってもよい。
【００３６】
好ましい態様において、積層される基材は紙もしくは厚紙、特に、例えばブックカバー、絵はがき、カレンダー、ポスター、高品質包装材料、贈り物包装材料等の製造に用いられるような印刷紙、加工写真紙もしくは印刷厚紙である。積層材料は合成フィルム材料、紙、繊維材料又は積層に適した他の可撓性積層材料であってよい。しかし好ましくは、この積層材料は合成フィルム材料、特に現在この積層に用いられている透明な積層材料である。
【００３７】
通常、このフィルム材料は平坦なもしくはエンボス加工したフィルムを含み、配向ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、例えばMylar(商標）、ポリアセテート、ナイロン、セルロースアセテート等より製造され、その厚さは約５μｍ〜約50μｍである。このフィルムは通常印刷紙もしくは厚紙に積層もしくはシールされる。フィルム−フィルム、フィルム−ホイル及び金属化基材を含む複合材料が積層体に用いられる。このタイプの積層体はグラフィック及び包装のような産業に一般に見られる。本発明の方法を用いることにより、一般に用いられている反応性接着剤の代わりに非反応性のホットメルト接着剤を用いてそのような積層体を製造することができる。
【００３８】
通常、熱可塑性組成物の出口温度は約240 ℃未満であり、従って300 ℃のオーダーである通常のポリマー押出温度よりもずっと低い。熱可塑性組成物がコーティング装置を出る際の温度は約80℃及び約180 ℃以上であってもよいが、本発明の非接触コーティングシステムはかなり低い温度においてコーティングを可能にする。この態様において、好ましくは160 ℃未満、より好ましくは約140 ℃未満、さらにより好ましくは約120 ℃未満、さらにより好ましくは約110 ℃未満の温度で熱可塑性組成物をコートする。上記のように、十分な冷却を可能にするためにコーティング装置とコートされる基材の間の距離を長くすることで、より高いコーティング温度を用いることにより感熱性材料もコートすることができる。現在のコーティング法には機械的及び／又は熱的に敏感すぎる材料（例えばとても薄いフィルム）も本発明の方法を用いてコートすることができる。そのような敏感な材料は、薄ポリエチレン材料、低坪量不織布等を含む。
【００３９】
本発明の利点は、低塗布量でホットメルトから実質的に連続なコーティング層を形成できることである。現在工業上用いられているホットメルトを用いても、約0.5g/m2 以上、50〜60g/m2程度まで、好ましくは約30g/m2以下、より好ましくは20g/m2以下、さらにより好ましくは10g/m2〜20g/m2、最も好ましくは10g/m2の塗布量で連続層を形成することができる。しかし、機械応力もしくは加熱による応力を低下させることが重要な他の用途においては、60g/m2より多い塗布量も有効である。
【００４０】
本発明によって形成されるとても薄いコーティングは、経済的利点に寄与するのみならず、材料の剛性を十分に低下させることができ、これは未コート基材の特性に近づけることができる。
【００４１】
熱可塑性組成物
上記のように、本発明においては様々な熱可塑性組成物を用いることができ、その例は、ポリエチレン、、ポリプロピレン、オレフィン、特にエチレンと（メタ）アクリル酸のコポリマー；オレフィン、特にエチレンと（メタ）アクリル酸誘導体、特に（メタ）アクリル酸エステルのコポリマー；オレフィン、特にエチレンとビニル化合物、特にビニルカルボキシレート、例えば酢酸ビニルとのコポリマー；熱可塑性ゴム（もしくは合成ゴム）、例えばスチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン及びスチレン−エチレン／プロピレン−スチレンブロックコポリマー（商標Kraton、Solprene、及びStereon として市販入手可能なもの）；メタロース触媒化ポリマー、特にエチレン及び／又はプロピレンをベースとするもの；ポリオレフィン、例えばエチレン、ポリプロピレン及び非晶質ポリオレフィン（アタクチックポリαオレフィン）、例えばVestoplast 703(Hul) ；ポリエステル；ポリアミド；アイオノマー及び対応するコポリマー；並びにこれらの混合物を含む。この熱可塑性材料は、粘度が十分に低い限り未配合で本発明のコーティング法に用いてよい。しかし、ホットメルト接着剤は粘弾性、開放時間、粘着性、及び他の特性を独立して調整することができるため好ましい。ホットメルト接着剤は通常低温における加工に必要なメルトフローインデックスを有する。通常のホットメルトは約60℃〜約175 ℃の温度においてその加工に十分な流体である。さらに、様々な公知のホットメルト水分硬化性組成物も本発明に用いてよい。
【００４２】
DE-A-4121716に記載されているような好適なホットメルトによれば、液体水に不透過性である材料を水蒸気透過性にし、コーティングを「呼吸可能」にする。
【００４３】
一般に公知のホットメルト接着剤に加え、水溶性の塩水（体液）不溶性ポリマー、例えばEastman より入手可能なEastman AQコポリマーを含む熱可塑性組成物も、体液に対して不浸透性であるが容易に水溶性となるバリヤフィルムの形成に特に適している。この特徴は、水で流すことができかつ堆肥にすることができる、廃棄可能な衛生製品の製造に特に重要である。さらに、水透過性が望まれる用途もある。従って、このコーティング法は水溶性及び／又は生分解性熱可塑性材料の製造にも適している。
【００４４】
透明な基材用の積層接着剤の場合、１種以上のエチレン／メチルアクリレートコポリマー（ＥＭＡ）及び／又はエチレン／ｎ−ブチルアクリレートコポリマー（ＥｎＢＡ）を実質的に含むもしくはこれらのみからなる熱可塑性ポリマーが好ましい。ＥｎＢＡコポリマーが現在最も好ましいポリマーである。
【００４５】
より好ましくは、熱可塑性組成物は、約50〜60g/m2未満、好ましくは約30g/m2未満の塗布量において実質的に連続なコーティングが形成できるように実質的に流動性を示す。通常、この流動性は好ましくは、高い剪断速度(1000rad/sec) においてコーティング温度における複素粘性率が約500 ポアズ未満であり、低い剪断速度（＜１rad/sec)における複素粘性率が約1000ポアズ未満である流動ウィンドウ内にある。換言すれば、好ましい熱可塑性組成物は低い剪断速度においてニュートン領域を示し、高い剪断速度において剪断が低下する。適用ウィンドウが広い熱可塑性組成物は、様々な塗布条件、特に低塗布温度において適切な流動性を示すものである。適用ウィンドウが狭いものは、流動パラメーターが特定の条件においてのみ適合するものである。
【００４６】
複素粘性率及び高剪断はスロットダイ出口における加工条件に関係する。1000rad/sec における複素粘性率が高すぎる組成物はコーティング装置から出るために過剰なポンプ圧を必要とする。この材料の加工にシム間隔が３mmよりも大きいダイを用いることができるが、塗布量がより多くなる。
【００４７】
複素粘性率及び低剪断は、基材上に懸濁される間の基材上のコーティングの沈降に関係する。低剪断値が高すぎる場合、コーティングは基材に適切に接着せず及び／又は熱可塑性組成物はノズルに堆積し、不連続なコーティングを形成することになる。低剪断粘度が低すぎる場合、コーティングは基材に浸透し、バリヤ特性が低下する。
【００４８】
測定しなかった引張り粘度も溶融強度に大きな影響を与える。低濃度の高分子量材料の分枝もしくは付加レベルが高いと溶融強度に大きな影響を与える。約177 ℃未満、好ましくは約160 ℃未満、より好ましくは約140 ℃未満、さらにより好ましくは約125 ℃未満、最も好ましくは約110 ℃未満の低塗布温度において目的とする流動パラメーターを満たす組成物が好ましい。
【００４９】
従って、多くの公知のホットメルト接着剤が本発明のコーティング法に適している。ホットメルト接着剤は通常少なくとも１種の熱可塑性ポリマー、少なくとも１種の可塑剤及び少なくとも１種の粘着付与剤を含む。好ましくは、好適なホットメルトは50質量％までの熱可塑性ポリマー、40質量％までの可塑剤及び70質量％までの粘着付与剤を含む。感圧接着剤ではないホットメルト接着剤の場合、接着剤の約30質量％までの濃度でワックスが用いられる。
【００５０】
通常、本発明のホットメルトは、１種以上の粘着付与剤、可塑剤又はオイル及びワックス、さらに通常の添加剤及び助剤、例えば安定剤、抗酸化剤、顔料、ＵＶ安定剤もしくは吸収剤、充填材等をさらに含む。ホットメルト接着剤に用いられる可塑剤及び粘着付与樹脂は公知である。
【００５１】
ナフテン油のようなオイルが好ましい可塑剤である。粘着付与樹脂としては、この目的用にすでに知られている樹脂が適しており、特に脂肪族、環式脂肪族及び／又は芳香族炭化水素樹脂、エステル樹脂及び他の相溶性樹脂が例示される。脂肪族又は芳香族改質炭化水素樹脂のいずれかを用いることが好ましい。好ましい脂肪族樹脂は水素化脂肪族炭化水素樹脂、例えばExxon Chemical Co.より入手可能なEscorez 5000シリーズ、Arakawa Chemical Co.より入手可能なArkon P 及びM シリーズ、及びHercules Inc. より入手可能なRegaliteシリーズである。ロジン及びロジン改質樹脂も本発明において有効である。そのような水素化ロジン酸粘着付与樹脂の１つはHerculesより入手可能なForal AXである。改質炭化水素樹脂、例えば改質テルペン（Arizona Chemical Co.より入手可能なZonatac シリーズ、Hercules Incより入手可能なαメチルスチレン樹脂のKristalex シリーズ、Arizona Chemicalより入手可能なUratack シリーズのようなスチレン化テルペンを含む）も本発明において有効である。この組成物は公知の方法で混合され加工され、本発明に用いることができるホットメルトを形成する。
【００５２】
ワックスも本発明において有効である。これは、合成高融点ワックス、例えばSasol(南アフリカ）より商品名Paraflint として又はShell Malaysiaより商品名Petrolite として入手可能なフィシャートロプシュワックス、及びMarcus Chemical Co. より商品名Mercusとして入手可能な高密度低分子量ポリエチレンワックスを含む。ＡＣ８はAllied Chemical より入手可能な他の有効なポリエチレンワックスである。微結晶ワックス及びパラフィンワックスも本発明に有効である。
【００５３】
積層接着剤は好ましくは100 ％までの少なくとも１種の上記の熱可塑性ポリマー、０〜50％の脂肪族炭化水素樹脂、０〜20％の芳香族炭化水素樹脂、０〜40％のロジン及び０〜20％のワックスを含み、上記成分及びその量は、接着剤が積層材料及び／又は積層基材に、その後の前記基材への前記積層材料のインライン積層用にインラインコート可能なように選択される。
【００５４】
より好ましくは、フィルム積層の場合、接着剤は、100 ％までの少なくとも１種のＥＭＡ及び／又はＥｎＢＡコポリマー、０〜50％の水素化脂肪族炭化水素樹脂、０〜20％のα−メチルスチレン樹脂、０〜40％の水素化ロジン及び０〜20％のポリエチレンワックスを含む。
【００５５】
本発明の方法の実施において有効なホットメルト接着剤は、最も簡単な場合、ＥＭＡもしくはＥｎＢＡコポリマーの１種以上のグレードからなる。ＥＭＡ及びＥｎＢＡコポリマーはElf Atochem より商品名Lotrylとして、Quantum Chemical Co.より、及びExxon Chemical Co.より商品名Optemaとして入手可能である。様々なグレードのＥＭＡ及びＥｎＢＡコポリマーが有効である。これらは主にエステル含有量、メルトフローインデックス（ＭＦＩ）及び融点が異なっている。
【００５６】
好ましい態様において、ホットメルト接着剤は35〜60％のＥｎＢＡもしくはＥＭＡ、30〜50％の水素化脂肪族炭化水素樹脂もしくは約10％のα−メチルスチレン樹脂、０〜30％の水素化ロジン及び０〜10％のポリエチレンワックス、並びに少量の安定剤から本質的になる。好ましい態様において、ホットメルト接着剤の熱可塑性ポリマーは１つのグレードのＥｎＢＡコポリマー（通常、ＭＦＩ範囲の低限、すなわち10g/10min 未満のＭＦＩ）である。他の好ましい態様において、熱可塑性ポリマーは１以上のグレードのＥｎＢＡを含み、この場合、２もしくは３種のグレード（このうち少なくとも２種のＭＦＩは好ましくは少なくとも４、かつ10以下のファクターが異なる、すなわち１つのグレードは他のグレードより４倍以上のＭＦＩを有する）を含む。
【００５７】
本発明のホットメルトは、熱に敏感なプラスチックフィルムの変形を避けるに十分に低い塗布温度（又は加工温度）において用いることができ、同時にそのような低温において優れた流動性を示す。例えば、本発明のホットメルトを石像材料にコートしかつ積層することが可能である。非接触コーティングは感熱フィルムに特に有利である。優れたフィルム形成特性が達成され、積層された製品が高い光沢度を示す。
【００５８】
本発明の積層接着剤は透明性の高いホットメルトコーティングを形成し、高い光沢度が達成され、一方、基材上のプリントのカラー保持及び可読性は損なわれない。
【００５９】
本発明のホットメルトは、本発明の方法に対して優れた（高い）ホット粘着性及び開放時間特性を示す。これは、例えばグラフィックアート産業における機械条件、インラインンエンボス及び切断の要件を満たす。
【００６０】
本発明により製造された積層体は高い耐熱性及び高いＵＶ耐性を示し、剥離もしくは黄変がほとんど起こらない。また加熱成形及びエンボス加工後、本発明のホットメルト接着剤を用いても剥離は観察されない。
以下の実施例は、限定することなく本発明を説明するものである。
【００６１】
実施例
以下の表１に示す異なる熱可塑性ポリマー、粘着付与剤及び可塑剤よりホットメルト接着剤を製造した。
【００６２】
【表１】

Figure 0004331397
【００６３】
例１及び７に示す組成物に相当するホットメルト接着剤を、ドイツ、ハンブルグのKroenert製の改良PAK 600 積層機を用いて基材上にコートした。この機械の構造は基本的に図１に示す構造と同じである。このタイプの機械により、ニップローラー(5) によって接着剤フィルムを第一の基材(4) に直接圧着すること又はニップローラー(5) によって第二の基材(4) を第一の基材及び接着剤に圧着することが可能である。このテストにおいて両方の方法を試みた。ホットメルトの供給温度は、例１の組成物では140 ℃、例７の組成物では110 ℃であった。これらの組成物は、図14のグラフより明らかなように、好ましい低粘性を示す。このグラフは例１及び７の粘度を示している。
【００６４】
ポリエステルフィルム（ドイツ、Taunusstein-Wehen のPutz Folien 製のポリエステルRN 36)及び高密度ポリエチレンフィルム（ドイツ、GronauのMildenberger+Willing製のHDPE KC 3664.00)にコーティングを形成した。
【００６５】
第二の基材を用いる場合、これらのフィルムも用いた。他の実験において、代わりにシリコーン紙を用いた。第二の基材として印刷紙によりテストを行った。
塗布量は、約70m/min の機械速度において５〜６g/m2であった。
【００６６】
接着剤フィルムを、接着剤によりコートされる第一の基材から様々な距離においてコーティングスロットノズルから放出した。。他の実験において、垂直形態（図３〜５、７、９及び１０に示す）、基材からのスロットノズルの距離を数ミリメートル〜500mm 以上まで、コーティングの品質に影響を与えないで変化させた。
【００６７】
これらの実験において、コーティングスロットノズルから放出された接着剤フィルムは剥離剤を塗布したニップローラー(5) によって第一の基材に直接コートされ、接着剤がニップローラーに接着しないことが見出された。圧着圧力は測定しなかったが、ニップローラーは基材に対して700 〜800kPa（７〜８バール）の積層圧でプラスされた。
【００６８】
第一の基材にコートされた接着剤は、この接着剤と第一の基材の間に空気を閉じ込めることなくニップステーションに残っていたことが見出された。
【００６９】
他のテストにおいて、ニップローラー(5) の上流の基材の通路に配置された第二のローラーによって第二の記載を接着剤層に積層した。また同じフィルム又は剥離剤を塗布した紙を用いた積層体についても縞形成、空気の封入、又は他の積層体の欠陥について調べた。
【００７０】
こうして製造された積層体はすべて欠陥がなかった。縞の形成、空気の封入又は他の欠陥も観察されなかった。
【００７１】
同様にして、同じタイプのフィルムを用い、表１の例２〜６に示す他の接着剤を用いて積層体を製造した。この結果は、例１及び７の接着剤を用いて得た結果と同様に良好であった。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 本発明の実施に有効なコーティング及び積層機の基本構造を示す図である。
【図１Ｂ】 本発明の実施に有効なコーティング及び積層機の基本構造を示す図である。
【図１Ｃ】 本発明の実施に有効なコーティング及び積層機の基本構造を示す図である。
【図２】 コーティング装置の位置が異なる、本発明のコーティング方法を示す図である。
【図３】 コーティング装置の位置が異なる、本発明のコーティング方法を示す図である。
【図４】 コーティング装置の位置が異なる、本発明のコーティング方法を示す図である。
【図５Ａ】 本発明によるトランスファーコーティング法を示す図である。
【図５Ｂ】 本発明によるトランスファーコーティング法を示す図である。
【図６】 本発明による、接着剤再活性化積層を含む方法を示す図である。
【図７】 本発明による、接着剤再活性化積層を含む方法を示す図である。
【図８】 本発明による、接着剤再活性化積層を含む方法を示す図である。
【図９】 本発明による、接着剤再活性化積層を含む方法を示す図である。
【図１０】 本発明による、接着剤再活性化積層を含む方法を示す図である。
【図１４】 例１と例７の接着剤の、温度に対する粘度の関係を示すグラフである。[0001]
Field of Invention
The present invention relates to a non-contact coating method for forming a substantially continuous coating and to products formed from this method. The present invention also relates to a non-contact slot coating method for forming various coatings and laminates. In particular, the present invention reduces streaking caused by particles on a substrate comprising film, foil and paper, and film-film, film-foil, and film-paper or non-reactive hot melt adhesives. The present invention relates to a method of coating a molten thermoplastic composition that enables plate lamination.
[0002]
Background of the Invention
Conventional slot nozzle coating of a molten thermoplastic composition to a substrate is usually performed with the slot nozzle mounted on the substrate and the nozzle in contact with the substrate during coating. As long as the coating does not need to be completely sealed, i.e. non-porous, there is no problem in coating the hot melt adhesive at low application rates. As used herein, “continuous” means a film or coating that is completely sealed, ie, non-porous. However, when attempting to form a coating that is completely sealed, i.e., non-porous, if the amount of hot melt applied is substantially high, it is only done using conventional coating methods.
[0003]
Such a high coating amount is expensive. Furthermore, direct coating with slot nozzles imparts large mechanical and thermal stresses on the coated substrate as the slot nozzle is heated during coating. Therefore, sensitive substrates such as plastic films cannot always coat hot melt from slot nozzles in the usual way without damaging the substrate. Furthermore, this conventional high application amount also increases the rigidity of the coated substrate.
[0004]
WO 96/25902, issued on August 29, 1996, assigned to HBFuller Co., St. Paul, Minnesota, makes the thermoplastic composition flowable by heating, from the coating equipment to the substrate to be coated. A coating method is taught that releases the coating apparatus as a continuous coating without contact.
[0005]
The present invention is a novel coating method for use in a variety of applications including coatings on non-porous materials and coatings on porous materials. One such application is coating on non-porous materials such as films. Thermoplastic compositions often include unmelted particles either in the form of impurities such as contaminants or charcoal or in the form of particulate components such as fillers and additives. If the particle size is large or the slot nozzle gap is relatively small, the particles will accumulate in the coating apparatus and interfere with the coating. The particles block the passage of the thermoplastic material and form stripes on the coated substrate. This problem is particularly noticeable when forming very thin coatings where optical quality is important, such as high quality graphic arts. Therefore, it is desired to find a coating method that solves such problems.
[0006]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a novel coating method that is particularly suitable for coating on films, foils, paper and other materials, which can eliminate the problem of streaking, especially at low application rates.
[0007]
Another important object of the present invention is to reduce the risk of obtaining defective products, using thin films, metal foils, heat sensitive materials and other sensitive substrates to “inline” or “offline”. It is to provide a coating method that enables lamination and coating.
[0008]
Yet another important objective of the present invention is to produce film-film and film-foil laminates that do not require reactive adhesives.
It is another object of the present invention to provide an improved coating method for coating a porous substrate such as a fiber with a thermoplastic composition, particularly a hot melt adhesive.
These and other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.
[0009]
Summary of the Invention
The present invention is a method of coating a thermoplastic composition onto a substrate using a non-contact coating method and a product formed by this method. This method forms a substantially continuous coating. This method is effective for the application of various adhesives and coatings, particularly for the conventional slot coating method, a method using a heat-sensitive substrate, a low coating amount, and / or a method using a thermoplastic composition containing particles. It is.
[0010]
In one aspect, the present invention provides a thermoplastic composition, such as a hot melt adhesive, made fluid by heating and contacting the coating device and the substrate from a coating device onto a non-porous substrate. A coating method comprising releasing as a substantially continuous coating without subsequent placement on the surface of the substrate.
[0011]
In another aspect, the present invention provides a thermoplastic composition, such as a hot melt adhesive that has been made fluid by heating, from a coating device onto a substrate without substantial contact between the coating device and the substrate. A coating method, characterized in that the distance between the coating device and the substrate is greater than 20 mm, which comprises releasing as a continuous coating and then placing on the surface of the substrate.
[0012]
In another aspect, the present invention provides a thermoplastic composition, such as a hot melt adhesive that has been made fluid by heating, in contact with the substrate in the form of a substantially continuous non-porous film. And then the film is brought into contact with the first substrate by means of a roller coated with a release agent that is in direct contact with the adhesive film (this roller crimps the adhesive and the substrate). A coating method comprising coating a substrate with a second substrate coated with a release agent disposed on the surface of a non-thermoplastic composition, or heat such as a hot melt adhesive made fluid by heating A plastic composition is applied from a coating device to, for example, a roller coated with a release agent, with a substantially continuous coating without contact between the coating device and the roller. , That is released as nonporous film and then includes placing a surface of said substrate, a transfer coating method.
[0013]
In another aspect, the present invention provides a thermoplastic composition, such as a hot melt adhesive that has been made fluid by heating, from a coating device onto a first substrate, the coating device and the first substrate. Release as a substantially continuous coating without contact, then placed on the surface of the substrate, the coating is then reheated and contacted with a second substrate .
[0014]
The present invention further avoids the above-mentioned drawbacks of the prior art, and can use a non-reactive hot melt adhesive for film-film and film-foil laminates, etc., particularly printing paper or cardboard substrate and film -Relates to the use of this method for laminating materials such as transparent film materials on film and film-foil laminates.
[0015]
For heat sensitive substrates, the thermoplastic composition is preferably less than about 160 ° C., more preferably less than about 125 ° C., and most preferably about 110 ° C. to reduce heat induced stress on the coated substrate. Coated at temperatures below 0 ° C. Also, the distance between the coating apparatus and the substrate to be coated may be large so that the molten thermoplastic composition is sufficiently cooled before contacting the heat sensitive substrate. This is particularly advantageous when the heat sensitive substrates are bonded together.
[0016]
The thermoplastic composition preferably has a complex viscosity of less than about 500 poise at a high shear rate (1,000 rad / sec) and a complex viscosity of less than about 1,000 poise at a low shear rate (1 rad / sec) at the coating temperature. It shows fluidity like Certain thermoplastic resins themselves are suitable for the process of the present invention as long as the viscosity is sufficiently low. However, the blended hot melt adhesive is preferable because it can independently control viscoelasticity, opening time, and the like. A formulated hot melt adhesive is also advantageous because it provides adequate adhesion to the carrier substrate or delays detackification of the coating after adhesion to the substrate.
[0017]
The coating obtained by the above method is useful for a variety of applications where a non-porous, substantially continuous coating is desired. About 50-60 g / m of thermoplastic composition to improve the touch properties of the coated substrate and reduce cost2Less than 30g / m is preferred2A coating amount of less than is further preferred. Often 10g / m2Less than coating amount can be achieved.
[0018]
The resulting coating is preferred for paper or cardboard, especially for printing paper. This coating method is advantageous because it requires fewer steps than the conventional coating method. Improving manufacturability and reducing coating weight makes coatings and products cheaper than conventional methods.
[0019]
However, this coating method is not limited to applications involving non-porous substrates. The coating of the present invention can also be used for porous substrates. Thus, various embodiments of the present invention can be used to release a thermoplastic composition from a coating device with a distance between the coating device and the substrate greater than 20 mm, and in direct contact with the adhesive film. A method in which the hot melt adhesive preform film is pressure-bonded to the porous substrate with a roller coated with a release agent.
[0020]
The product described herein comprises a product having at least one first layer that is a non-porous substrate and at least one second layer that is a coating or adhesive layer formed by the coating method described above. Including.
[0021]
Detailed Description of the Invention
In the process of the present invention, a molten thermoplastic composition, such as a hot melt adhesive, preferably substantially free of air, is first fed in the form of a substantially continuous, non-porous “film”. This is then contacted with a substrate, transfer roller or other support. Typically, the composition is released from the coating or release device so that it is discharged as a substantially continuous film. A typical coating apparatus is a slot nozzle that has been used for coating in direct contact with a substrate. A known hot melt coating apparatus can be used in the method of the present invention in which the slot nozzle is separated from the substrate and installed at an appropriate distance from the substrate.
[0022]
As the flowable molten adhesive or thermoplastic composition is discharged from the coating apparatus, it does not contact the substrate and travels a predetermined distance as a continuous film held between the coating apparatus and the substrate. The coating device may first contact the substrate in order to adhere the thermoplastic composition to the substrate, as long as the substrate does not suffer thermal or mechanical damage from contacting the coating device. Alternatively, the thermoplastic composition is discharged through the nozzle as a substantially continuous film and falls until it contacts the substrate. The tip of the substantially continuous film of this advancing thermoplastic composition adheres to the substrate when in contact with the substrate. In the case of heat sensitive materials, it is advantageous to advance the substrate by a drive roll before the thermoplastic composition contacts the substrate to avoid deposition of molten material that would melt on the substrate.
[0023]
A machine suitable for carrying out the method of the invention is shown in FIGS. 1A, 1B and 1C. 1A and 1B show that the thermoplastic composition is released from the coating apparatus (3) onto the first substrate (1) and then the second substrate (4) is coated with a nip roll (5). The aspect arrange | positioned to the open surface of is shown. It will be appreciated that this arrangement can be improved to other embodiments, particularly those in which the second substrate (4) is not necessary in all cases. Next, the thermoplastic composition is directly pressure-bonded to the first substrate using a nip roll (5). In this embodiment, the nip roll (5) may be coated with a release agent, for example, a steel roller having a polytetrafluoroethylene surface layer.
[0024]
As shown in detail in FIGS. 1A and 1B, the substrate 1 (1) moves through a series of idle rollers (2) and the web is properly aligned before reaching the coating device (3). The substrate 2 (4) is adhered to the coating surface by a nip roll (5) if desired. The substrate 1 is a first substrate that is in contact with a substantially continuous thermoplastic film. The substrate 1 may be any substrate as long as it is supplied as a roll product such as nonwoven fabric, paper (including paper coated with a release agent), various films, foils, and other materials. Good. The embodiment of FIG. 1A in which the nip roll (5) is located away from the contact point of the adhesive film and the first substrate is particularly suitable for coating porous substrates. The embodiment of FIG. 1B is particularly suitable when the substrate 1 is non-porous (which means that air does not easily pass through this substrate). In the case of film lamination, the substrate 1 is usually a film. The base material 2 is supplied as a roll product and may be the same material as the base material 1 or a different material. However, the substrate 2 may be a particulate material such as a superabsorbent polymer or a web material coated with a release agent that is peeled off from the adhesive coating.
[0025]
FIG. 1C shows how the adhesive film is first crimped to the first substrate (1) with a nip roll (5) (which is part of the crimping station indicated by rolls A and B in FIGS. 2-10). Show.
The second substrate 4 is then placed on an open surface that is not in contact with the first substrate at the laminating station formed by rolls C and D.
[0026]
Figures 2-10 illustrate various preferred embodiments of the present invention in which an extruded thermoplastic composition, such as a hot melt adhesive, is applied to a first substrate and then laminated to a second substrate. In this figure, the substrate 2 is optional, i.e. the invention in its broadest aspect is just one continuous non-porous film formed by a non-contact coating method and coated on one substrate. In the absence of a second substrate, FIG. 5B shows a transfer coating process in which the molten composition is first applied to a release coated roller and then in contact with the first substrate at the nip. .
[0027]
In an embodiment in which a thermoplastic coating or hot melt adhesive is brought into contact with the first substrate without using the second substrate, as shown in FIGS. 6 and 7, or when the second substrate is porous In order to prevent the thermoplastic composition from adhering to the roller, it is important to provide a release coating such as silicon, Teflon or release paper on the roller that contacts the adhesive or porous substrate. The nip roller allows air to escape from between the thermoplastic coating film and the substrate and prevents air from being encapsulated between the first substrate and the thermoplastic composition. Roller A may be a steel cylinder to facilitate heat transfer, while roller B is rubber. In some cases, it is more preferred that roller A is rubber while roller B is a steel cylinder with an external release coating.
[0028]
3 to 10 show that the position of the nozzle may change from a position perpendicular to the position of the substrate to a horizontal position.
[0029]
FIGS. 8 and 9 illustrate laminating the second substrate to the first substrate at a location remote from the coating apparatus. In this embodiment, it is preferred to heat roller C to reactivate the hot melt adhesive or thermoplastic coating or extend the open time before being laminated to the second substrate. The temperature of roller C may be about 30-100 ° C. for lamination between rollers C and D. Alternatively, roller C may be a chill roll to increase the cure rate of the thermoplastic coating or hot melt adhesive. This is effective when manufacturing a laminate for storage. The substrate laminated at the roller nip may be in the form of a web or sheet. As shown in FIG. 10, when the roller C is a cooling roll, in order to manufacture a base material such as a film coated with a thermoplastic composition on one side (which can be used for, for example, a heat seal application) The method of the present invention can be used. If this is desired, an additional layer of release paper may be provided as shown in FIG. 9, for example to protect the heat seal material for storage.
[0030]
The coating apparatus is placed at a distance of at least 0.5 mm, preferably at least 2 mm from the substrate (or the roller with the release agent in the case of transfer coating without the second substrate shown in FIG. 5B). The maximum distance from the substrate at which the coating device is placed is limited only by practicality, particularly when the coating device is placed substantially vertically. Preferably, this distance is less than about 5 m, preferably less than about 3 m, more preferably less than about 1 m, even more preferably less than about 500 mm, and most preferably about 2-20 mm, which is the thermoplastic composition to be coated. It depends on the characteristics. The area between the coating apparatus and the substrate is advantageously shielded from air-borne contaminants and airflow during coating to prevent deformation of the coating prior to contact with the substrate. This is particularly preferred when the distance between the coating apparatus and the substrate is greater than about 500 mm.
[0031]
This distance is mainly determined by the open time and viscosity of the thermoplastic composition to be coated. When forming a barrier film in this manner, the thermoplastic composition is sufficiently cooled in its suspended state and has a cohesive strength and viscosity to the extent that any filaments or fibers present on the substrate surface cannot penetrate the coating. The thermoplastic composition melts sufficiently to adversely affect the substrate. The greater the distance between the coating apparatus and the nip roller, the cooler the hot melt adhesive or coating will be before contacting the first substrate. Depending on the adhesive composition, this cooling can adversely affect adhesion to the substrate. Thus, if the distance between the nip roller and the coating device is so cool that the coating or adhesive cannot adhere to the substrate, it can be passed over a heated roller before the substrate is crimped or the heated nip A roller may be used.
[0032]
The coating may contact the substrate at any angle (eg, compare FIGS. 3 and 4). However, in certain applications, such as barrier films, it is advantageous for the coating to contact the substrate with a substantially horizontal fragrance, as shown in FIGS. 1A, 1B, 2, 6 and 8. To accomplish this, rollers are placed in the path of travel of the substrate so that the substrate is directed substantially vertically and upward as it passes through the coating apparatus. In addition, a coating device such as a slot nozzle is positioned substantially horizontally near the roller so that the coating moves from the side relative to the surface of the substrate.
[0033]
The diameter of the coating roll is preferably from about 15 mm to about 50 mm, and the nozzle is positioned at the center of the coating roll so that the angle at which the substrate contacts the thermoplastic coating as the substrate leaves the nozzle is less than about 60 °. Located slightly above the top. The coating head is adjusted by a person skilled in the art to be suitable for the uniform flow and distribution of the thermoplastic composition throughout.
[0034]
The well cooled coating then contacts the substrate surface and adheres to the surface without penetrating deeply into the substrate. If the thermoplastic composition is such that it is substantially tack free after being sufficiently cooled, the coated substrate laminate thus formed can be wound and stored. This can also be done by providing a second substrate coated with a release agent, such as paper coated with silicone, on the surface of the adhesive coating. This laminate can then be used later. The laminate is bonded by any suitable bonding method including ultrasonic bonding, heat sealing, or generally bonding with an adhesive.
[0035]
Preferably, the coating is performed “in-line” just prior to subsequent steps. An example of an inline process that is particularly suitable for the present invention can be found in DE 195 46 272 C1 of Billhofer Maschinenfabrik GmbH. The surface of the coating layer toward the substrate can be used as a structural adhesive or for lamination to other substrates and is sufficiently tacky to subsequently bond the coated substrate to the other substrate layer. May be. Another base material to be bonded or laminated at the same time is an absorbent. Super absorbent polymers, elastic strands or webs, films, foils, paper, cardboard, metal, and various permeable coverstock materials such as nonwovens or perforated films. These materials may be in the form of roll products, sheets or particles.
[0036]
In a preferred embodiment, the substrate to be laminated is paper or cardboard, in particular printing paper, processed photographic paper or printing, such as used in the manufacture of book covers, postcards, calendars, posters, high quality packaging materials, gift packaging materials, etc. It is cardboard. The laminate material may be a synthetic film material, paper, fiber material or other flexible laminate material suitable for lamination. Preferably, however, the laminate material is a synthetic film material, particularly a transparent laminate material currently used for this laminate.
[0037]
Typically, this film material comprises a flat or embossed film and is made of oriented polypropylene, polyethylene, polyester, such as Mylar ™, polyacetate, nylon, cellulose acetate, etc., and has a thickness of about 5 μm to about 50 μm. It is. This film is usually laminated or sealed to printing paper or cardboard. Composite materials including film-film, film-foil and metallized substrate are used for the laminate. This type of laminate is commonly found in industries such as graphics and packaging. By using the method of the present invention, such a laminate can be produced using a non-reactive hot melt adhesive in place of the commonly used reactive adhesive.
[0038]
Typically, the outlet temperature of the thermoplastic composition is less than about 240 ° C. and is therefore much lower than the normal polymer extrusion temperature, which is on the order of 300 ° C. Although the temperature at which the thermoplastic composition exits the coating apparatus may be about 80 ° C. and above about 180 ° C., the non-contact coating system of the present invention allows coating at much lower temperatures. In this embodiment, the thermoplastic composition is preferably coated at a temperature of less than 160 ° C, more preferably less than about 140 ° C, even more preferably less than about 120 ° C, and even more preferably less than about 110 ° C. As described above, heat sensitive materials can also be coated by using higher coating temperatures by increasing the distance between the coating apparatus and the substrate to be coated to allow sufficient cooling. Materials that are too mechanically and / or thermally sensitive to current coating methods (eg, very thin films) can be coated using the method of the present invention. Such sensitive materials include thin polyethylene materials, low basis weight nonwovens and the like.
[0039]
An advantage of the present invention is that a substantially continuous coating layer can be formed from a hot melt at a low coating weight. Even with the hot melt currently used in industry, about 0.5 g / m2 50-60g / m2To the extent, preferably about 30 g / m2Or less, more preferably 20 g / m2Or less, more preferably 10 g / m2~ 20g / m2, Most preferably 10 g / m2A continuous layer can be formed with a coating amount of. However, in other applications where it is important to reduce mechanical or heating stress, 60 g / m2Larger coating amounts are also effective.
[0040]
The very thin coating formed by the present invention not only contributes to economic advantages, but can sufficiently reduce the stiffness of the material, which can approach the properties of an uncoated substrate.
[0041]
Thermoplastic composition
As mentioned above, various thermoplastic compositions can be used in the present invention, examples of which are polyethylene, polypropylene, olefins, especially copolymers of ethylene and (meth) acrylic acid; olefins, especially ethylene and (meta ) Copolymers of acrylic acid derivatives, in particular (meth) acrylic acid esters; copolymers of olefins, in particular ethylene and vinyl compounds, in particular vinyl carboxylates, for example vinyl acetate; thermoplastic rubbers (or synthetic rubbers), for example styrene-isoprene-styrene Styrene-butadiene-styrene, styrene-ethylene / butylene-styrene and styrene-ethylene / propylene-styrene block copolymers (commercially available under the trademarks Kraton, Solprene, and Stereon); metallose catalyzed polymers, especially ethylene and And / or propylene-based; polyolefins such as ethylene, polypropylene and amorphous polyolefins (atactic polyalphaolefins) such as Vestoplast 703 (Hul); polyesters; polyamides; ionomers and corresponding copolymers; and mixtures thereof including. This thermoplastic material may be used unmodified in the coating method of the present invention as long as the viscosity is sufficiently low. However, hot melt adhesives are preferred because viscoelasticity, open time, tackiness, and other properties can be independently adjusted. Hot melt adhesives usually have a melt flow index required for processing at low temperatures. A normal hot melt is a fluid sufficient for its processing at a temperature of about 60 ° C to about 175 ° C. In addition, various known hot melt moisture curable compositions may also be used in the present invention.
[0042]
A suitable hot melt as described in DE-A-4121716 makes the material impermeable to liquid water water vapor permeable and makes the coating “breathable”.
[0043]
In addition to commonly known hot melt adhesives, thermoplastic compositions containing water-soluble saline (body fluid) insoluble polymers, such as Eastman AQ copolymer available from Eastman, are also impermeable to body fluids but are readily water soluble. It is particularly suitable for the formation of barrier films. This feature is particularly important for the manufacture of disposable sanitary products that can be flushed and composted. In addition, there are applications where water permeability is desired. This coating method is therefore also suitable for the production of water-soluble and / or biodegradable thermoplastic materials.
[0044]
In the case of a laminating adhesive for transparent substrates, a thermoplastic polymer substantially comprising or consisting of one or more ethylene / methyl acrylate copolymer (EMA) and / or ethylene / n-butyl acrylate copolymer (EnBA) Is preferred. EnBA copolymers are currently the most preferred polymers.
[0045]
More preferably, the thermoplastic composition is about 50-60 g / m.2Less, preferably about 30 g / m2It is substantially flowable so that a substantially continuous coating can be formed at less than a coating amount. Typically, this fluidity is preferably less than about 500 poise at a coating temperature at a high shear rate (1000 rad / sec) and less than about 1000 poise at a low shear rate (<1 rad / sec). Is in a fluid window. In other words, preferred thermoplastic compositions exhibit a Newtonian region at low shear rates and decrease shear at high shear rates. A thermoplastic composition with a wide application window exhibits adequate fluidity at various application conditions, particularly at low application temperatures. A narrow application window is one in which the flow parameters only fit under certain conditions.
[0046]
Complex viscosity and high shear are related to the processing conditions at the slot die exit. Compositions with too high complex viscosity at 1000 rad / sec require excessive pump pressure to exit the coating apparatus. A die with a shim spacing greater than 3 mm can be used to process this material, but the application amount is greater.
[0047]
Complex viscosity and low shear are related to the settling of the coating on the substrate while suspended on the substrate. If the low shear value is too high, the coating will not adhere properly to the substrate and / or the thermoplastic composition will deposit on the nozzle, forming a discontinuous coating. If the low shear viscosity is too low, the coating penetrates the substrate and the barrier properties are reduced.
[0048]
Unmeasured tensile viscosity also has a significant effect on melt strength. High branching or addition levels of low concentration high molecular weight materials have a significant impact on melt strength. A composition that meets the desired flow parameters at low application temperatures of less than about 177 ° C, preferably less than about 160 ° C, more preferably less than about 140 ° C, even more preferably less than about 125 ° C, and most preferably less than about 110 ° C. Is preferred.
[0049]
Therefore, many known hot melt adhesives are suitable for the coating method of the present invention. Hot melt adhesives usually comprise at least one thermoplastic polymer, at least one plasticizer and at least one tackifier. Preferably, a suitable hot melt comprises up to 50% by weight thermoplastic polymer, up to 40% by weight plasticizer and up to 70% by weight tackifier. For hot melt adhesives that are not pressure sensitive adhesives, waxes are used at concentrations up to about 30% by weight of the adhesive.
[0050]
Typically, the hot melt of the present invention comprises one or more tackifiers, plasticizers or oils and waxes, as well as conventional additives and auxiliaries such as stabilizers, antioxidants, pigments, UV stabilizers or absorbers, Further includes a filler and the like. Plasticizers and tackifying resins used for hot melt adhesives are known.
[0051]
Oils such as naphthenic oil are preferred plasticizers. As tackifying resins, resins already known for this purpose are suitable, in particular aliphatic, cycloaliphatic and / or aromatic hydrocarbon resins, ester resins and other compatible resins. . It is preferable to use either aliphatic or aromatic modified hydrocarbon resins. Preferred aliphatic resins are hydrogenated aliphatic hydrocarbon resins such as Escorez 5000 series available from Exxon Chemical Co., Arkon P and M series available from Arakawa Chemical Co., and Regalite series available from Hercules Inc. It is. Rosin and rosin modified resins are also useful in the present invention. One such hydrogenated rosin acid tackifying resin is Foral AX available from Hercules. Modified hydrocarbon resins such as styrenated terpenes such as modified terpenes (Zonatac series available from Arizona Chemical Co., Kristalex series of alpha methyl styrene resins available from Hercules Inc, Uratack series available from Arizona Chemical Are also effective in the present invention. This composition is mixed and processed by known methods to form a hot melt that can be used in the present invention.
[0052]
Waxes are also useful in the present invention. This is a synthetic high melting point wax such as Fischer-Tropsch wax available under the trade name Paraflint from Sasol (South Africa) or under the trade name Petrolite from Shell Malaysia, and high density low molecular weight available under the trade name Mercus from Marcus Chemical Co. Contains polyethylene wax. AC8 is another effective polyethylene wax available from Allied Chemical. Microcrystalline wax and paraffin wax are also useful in the present invention.
[0053]
The laminating adhesive is preferably up to 100% of at least one thermoplastic polymer as described above, 0-50% aliphatic hydrocarbon resin, 0-20% aromatic hydrocarbon resin, 0-40% rosin and 0%. Contains ~ 20% wax and the above ingredients and their amounts are selected so that the adhesive can be in-line coated on the laminate material and / or laminate substrate for subsequent in-line lamination of the laminate material to the substrate Is done.
[0054]
More preferably, for film lamination, the adhesive comprises up to 100% of at least one EMA and / or EnBA copolymer, 0-50% hydrogenated aliphatic hydrocarbon resin, 0-20% α-methylstyrene. Resin, 0-40% hydrogenated rosin and 0-20% polyethylene wax.
[0055]
Hot melt adhesives effective in the practice of the method of the present invention, in the simplest case, consist of one or more grades of EMA or EnBA copolymers. EMA and EnBA copolymers are available from Elf Atochem under the trade name Lotryl, from Quantum Chemical Co. and from Exxon Chemical Co. under the trade name Optema. Various grades of EMA and EnBA copolymers are effective. They differ mainly in ester content, melt flow index (MFI) and melting point.
[0056]
In a preferred embodiment, the hot melt adhesive comprises 35-60% EnBA or EMA, 30-50% hydrogenated aliphatic hydrocarbon resin or about 10% α-methylstyrene resin, 0-30% hydrogenated rosin and It consists essentially of 0-10% polyethylene wax and a small amount of stabilizer. In a preferred embodiment, the thermoplastic polymer of the hot melt adhesive is a grade of EnBA copolymer (usually the lower limit of the MFI range, ie MFI less than 10 g / 10 min). In another preferred embodiment, the thermoplastic polymer comprises one or more grades of EnBA, in which case 2 or 3 grades (of which at least 2 MFIs are preferably at least 4 and differ by a factor of 10 or less, That is, one grade has a MFI that is 4 times more than the other grade).
[0057]
The hot melt of the present invention can be used at a coating temperature (or processing temperature) low enough to avoid deformation of the heat sensitive plastic film, and at the same time exhibits excellent fluidity at such low temperatures. For example, it is possible to coat and laminate a stone image material with the hot melt of the present invention. Non-contact coatings are particularly advantageous for heat sensitive films. Excellent film forming properties are achieved and the laminated product exhibits high gloss.
[0058]
The laminating adhesive of the present invention forms a highly transparent hot melt coating and achieves high gloss while maintaining the color retention and readability of the print on the substrate.
[0059]
The hot melt of the present invention exhibits excellent (high) hot tack and open time characteristics relative to the process of the present invention. This meets the requirements of mechanical conditions, inline embossing and cutting, for example in the graphic arts industry.
[0060]
The laminate produced according to the present invention exhibits high heat resistance and high UV resistance, and hardly peels or yellows. Moreover, even if it uses the hot melt adhesive of this invention after thermoforming and embossing, peeling is not observed.
The following examples illustrate the invention without limiting it.
[0061]
Example
Hot melt adhesives were prepared from the different thermoplastic polymers, tackifiers and plasticizers shown in Table 1 below.
[0062]
[Table 1]
Figure 0004331397
[0063]
Hot melt adhesives corresponding to the compositions shown in Examples 1 and 7 were coated on the substrate using a modified PAK 600 laminator from Kroenert, Hamburg, Germany. The structure of this machine is basically the same as that shown in FIG. With this type of machine, the adhesive film is directly pressed against the first substrate (4) by means of a nip roller (5) or the second substrate (4) by means of a nip roller (5). And can be pressure-bonded to the adhesive. Both methods were tried in this test. The hot melt feed temperature was 140 ° C. for the composition of Example 1 and 110 ° C. for the composition of Example 7. These compositions exhibit favorable low viscosity, as is apparent from the graph of FIG. This graph shows the viscosities of Examples 1 and 7.
[0064]
Coatings were formed on polyester films (Polyester RN 36 from Putz Folien, Taunusstein-Wehen, Germany) and high density polyethylene films (HDPE KC 3664.00 from Mildenberger + Willing, Gronau, Germany).
[0065]
These films were also used when the second substrate was used. In other experiments, silicone paper was used instead. The test was performed with printing paper as the second substrate.
The coating amount is 5-6 g / m at a machine speed of about 70 m / min.2Met.
[0066]
The adhesive film was discharged from the coating slot nozzle at various distances from the first substrate coated with the adhesive. . In other experiments, the vertical configuration (shown in FIGS. 3-5, 7, 9 and 10), the distance of the slot nozzle from the substrate was varied from a few millimeters to over 500 mm without affecting the quality of the coating. .
[0067]
In these experiments, it was found that the adhesive film released from the coating slot nozzle was coated directly onto the first substrate by a nip roller (5) coated with a release agent and the adhesive did not adhere to the nip roller. It was. The crimping pressure was not measured, but the nip roller was added to the substrate with a lamination pressure of 700-800 kPa (7-8 bar).
[0068]
It was found that the adhesive coated on the first substrate remained in the nip station without trapping air between the adhesive and the first substrate.
[0069]
In other tests, the second description was laminated to the adhesive layer by a second roller located in the substrate path upstream of the nip roller (5). In addition, a laminate using the same film or paper coated with a release agent was also examined for stripe formation, air entrapment, or other laminate defects.
[0070]
All the laminates thus produced were free from defects. No streaking, air entrapment or other defects were observed.
[0071]
Similarly, a laminate was manufactured using the same type of film and using other adhesives shown in Examples 2 to 6 in Table 1. This result was as good as that obtained using the adhesives of Examples 1 and 7.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a diagram showing a basic structure of a coating and laminating machine effective for carrying out the present invention.
FIG. 1B is a diagram showing a basic structure of a coating and laminating machine effective for carrying out the present invention.
FIG. 1C is a diagram showing a basic structure of a coating and laminating machine effective for implementing the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a coating method of the present invention in which the position of the coating apparatus is different.
FIG. 3 is a diagram showing a coating method of the present invention in which the position of the coating apparatus is different.
FIG. 4 is a diagram showing a coating method of the present invention in which the position of the coating apparatus is different.
FIG. 5A shows a transfer coating method according to the present invention.
FIG. 5B shows a transfer coating method according to the present invention.
FIG. 6 illustrates a method including adhesive reactivation lamination according to the present invention.
FIG. 7 illustrates a method involving adhesive reactivation lamination according to the present invention.
FIG. 8 illustrates a method including adhesive reactivation lamination according to the present invention.
FIG. 9 illustrates a method including adhesive reactivation lamination according to the present invention.
FIG. 10 illustrates a method including adhesive reactivation lamination according to the present invention.
14 is a graph showing the relationship of viscosity with respect to temperature for the adhesives of Examples 1 and 7. FIG.

Claims (6)

１０００ラジアン／ｓｅｃ及び１７７℃において５００ポアズ未満、並びに１ラジアン／ｓｅｃ及び１７７℃において１０００ポアズ未満の複素粘性率を有する熱可塑性組成物を、１７７℃未満の温度においてコーティング装置から第一の非孔質の基材上に、前記コーティング装置と前記基材とが接触することなく連続な非孔質フィルムとして放出するステップ、そして
次いで、積層体を形成させるために、前記第一の非孔質の基材の表面上に前記連続な非孔質フィルムを配置させるステップ、
を含む積層体の形成方法であって、
前記連続な非孔質フィルムが、２０ｇ／ｍ2未満の面積重量を有し、
得られた積層体が、前記連続な非孔質フィルムと前記第一の非孔質の基材との間に封入された空気を含まない、
前記製造方法。 A thermoplastic composition having a complex viscosity of less than 500 poise at 1000 radians / sec and 177 ° C. and less than 1000 poise at 1 radians / sec and 177 ° C. is removed from the coating apparatus at a temperature of less than 177 ° C. on the quality of the substrate, steps and the coating device and the substrate is released as nonporous film continuous without contact, and then, in order to form a laminate, said first non-porous step of placing the continuous nonporous film on the surface of the substrate,
A method for forming a laminate comprising:
Nonporous film before Symbol of continuous, has an area weight of less than 20 g / m 2,
The resulting laminate is free of entrapped air between the continuous nonporous film before Symbol substrate of the first non-porous,
The manufacturing method. 前記第一の非孔質の基材が、フィルム、ホイル、非孔質の紙及びこれらの組合せからなる群より選ばれる、請求項１記載の方法。  The method of claim 1, wherein the first non-porous substrate is selected from the group consisting of a film, foil, non-porous paper, and combinations thereof. 前記コーティングが１０ｇ／ｍ2未満の面積重量を有する、請求項１記載の方法。The method of claim 1, wherein the coating has an area weight of less than 10 g / m 2 . 前記熱可塑性組成物が、透明なホットメルト接着剤組成物である、請求項１記載の方法。Wherein the thermoplastic composition is a transparent hot-melt adhesive composition, the method of claim 1. 前記熱可塑性組成物が、熱可塑性ポリマー及び粘着付与剤を含むホットメルト接着剤組成物である、請求項１記載の方法。  The method of claim 1, wherein the thermoplastic composition is a hot melt adhesive composition comprising a thermoplastic polymer and a tackifier. 前記連続な非孔質フィルムと前記第一の非孔質の基材とを、第一のローラー及び第二のローラーの間で挟むことをさらに含む、請求項１記載の方法。The method of claim 1, further comprising sandwiching the continuous non-porous film and the first non-porous substrate between a first roller and a second roller.
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